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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor für eine Pyrolyseanlage zum Pyrolysieren von Pyrolysegut sowie eine Pyrolyseanlage mit einem solchen Reaktor.
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Bei der Pyrolyse werden organische Verbindungen bei hoher Temperatur ohne gesonderte Zufuhr von Sauerstoff gespalten. Auf diese Weise lassen sich bspw. Altreifen als Pyrolysegut zersetzen, wobei als ein Pyrolyseprodukt im Wesentlichen reiner Kohlenstoff verbleibt, der einen hochwertigen Rohstoff darstellt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen besonders vorteilhaften Reaktor für eine Pyrolyseanlage sowie eine Pyrolyseanlage mit einem solchen Reaktor anzugeben.
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Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Reaktor für eine Pyrolyseanlage, der dazu ausgelegt ist, ein Pyrolysegut aufzunehmen und für ein Pyrolisieren des Pyrolyseguts zeitweilig in einen Ofen der Pyrolyseanlage eingebracht zu werden, wobei der Reaktor einen Anschluss zum Verbinden mit einer Pyrolysegasleitung der Pyrolyseanlage aufweist, über welche Pyrolysegasleitung ein während des Pyrolysierens im Reaktorinneren entstehendes Pyrolysegas abgeführt werden kann, und wobei der Anschluss mit einem Verschluss ausgestattet ist, der sich bei einem Lösen der Pyrolysegasleitung selbsttätig in eine Verschlussposition bewegt und den Reaktor verschließt, sowie eine Pyrolyseanlage mit einem solchen Reaktor, einem Ofen zum Einbringen des Reaktors und einer Pyrolysegasleitung zum Verbinden mit dem Reaktor.
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Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Beschreibung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen dem Reaktor an sich und der Pyrolyseanlage mit Reaktor unterschieden wird und sich die Offenbarung auf sämtliche Anspruchskategorien bezieht, insbesondere auch auf Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekte.
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Der Reaktor ist ein Behälter, der mit dem Pyrolysegut beschickt und dann in dem Ofen erhitzt wird, womit das Pyrolysegut auf eine Behandlungstemperatur gebracht wird. Um ein beim Pyrolysieren entstehendes Pyrolysegas abführen zu können, wird die Pyrolysegasleitung an den Reaktor angeschlossen. Der dazu am Reaktor vorgesehene Anschluss ist erfindungsgemäß mit dem selbsttätigen Verschluss ausgestattet, der dann beim Lösen der Pyrolysegasleitung seine Verschlussposition selbsttätig einnimmt und den Reaktor verschließt.
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Der selbsttätige Verschluss erlaubt ein Lösen der Pyrolysegasleitung vergleichsweise kurz bzw. unmittelbar nach Abschluss der eigentlichen Pyrolysebehandlung, wenn also Reaktor und Pyrolysegut noch eine deutlich erhöhte Temperatur haben. Würde in dieser Situation Luft bzw. Sauerstoff an das Pyrolysegut mit bspw. einer Temperatur von noch über 250°C gelangen, würde es sich entzünden. Bislang haben die Erfinder den Reaktor deshalb vor dem Lösen der Pyrolysegasleitung in dem Ofen abkühlen lassen, womit letzterer aber für einen entsprechenden Zeitraum nicht nutzbar ist. Der selbsttätige Verschluss ermöglicht hingegen ein Ausbringen (Ausschleusen) des Reaktors bereits kurz nach der eigentlichen Behandlung, und es kann noch während des vollständigen Abkühlens des einen Reaktors bereits der nächste Reaktor eingebracht (eingeschleust) und erhitzt werden. Der Durchsatz lässt sich erhöhen, was auch die Wirtschaftlichkeit verbessert.
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Der Verschluss „verschließt” den Reaktor in der Verschlussposition druckfluidisch, verhindert also ein Eindringen von Luft in das Reaktorinnere jedenfalls in einem solchen Umfang, dass sich das Pyrolysegut nicht entzündet. Für das Verbinden von Pyrolysegasleitung und Reaktor wird ein Ansetzstück der Pyrolysegasleitung an den Anschluss am Reaktor gesetzt, etwa aufgesetzt oder vorzugsweise eingesetzt, besonders bevorzugt eingeschoben. Wenngleich im Allgemeinen auch ein (zusätzliches) Verschrauben oder sonstiges Sichern der Verbindung denkbar ist, ist ein ausschließliches Auf- oder Einschieben des Ansetzstücks bevorzugt. Die Pyrolysegasleitung kann dann so bspw. ohne händische Arbeitsschritte am Reaktor bzw. innerhalb des Ofens gelöst werden, womit auch die Vorteile des selbsttätigen Verschlusses im Besonderen zum Tragen kommen. Es ist kein Hantieren am heißen Reaktor erforderlich.
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Ist die Pyrolysegasleitung mit dem Reaktor verbunden, befindet sich der selbsttätige Verschluss in einer Öffnungsposition, in welcher eine druckfluidische Verbindung zwischen dem Reaktorinneren und dem Inneren des die Pyrolysegasleitung bildenden Rohrsystems besteht. Vom Prinzip her ist der Reaktor von der ggf. angeschlossenen Pyrolysegasleitung abgesehen ein geschlossenes Behältnis; die Wandinnenflächen des Reaktors begrenzen das Reaktorinnere, also das Volumen, in welches das Pyrolysegut eingebracht wird und in dem die Pyrolyse abläuft. Die Wandinnenflächen sind jene Flächen des Reaktors (nicht der Pyrolysegasleitung), die während des Pyrolysierens dem Pyrolysegut/Pyrolysegas ausgesetzt sind.
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Das Reaktorinnere kann bspw. ein Volumen von mindestens 3 m3, vorzugsweise mindestens 4 m3, besonders bevorzugt mindestens 4,5 m3, haben, wobei mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 10 m3, 9 m3 bzw. 8 m3 liegen können (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) und im Allgemeinen Ober- und Untergrenze auch unabhängig voneinander von Interesse sind. Der Reaktor hat bevorzugt eine rechteckige Grundfläche und ist dann quaderförmig aufgebaut. Bevorzugt sind die Reaktorwände aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl, gefasst, besonders bevorzugt gilt dies, von ggf. dem Anschluss bzw. Teilen davon abgesehen, für den Reaktor im Gesamten.
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In bevorzugter Ausgestaltung legt sich der Verschluss in der Verschlussposition an eine Wandinnenfläche des Reaktors an. Der Verschluss verschließt den Reaktor also von innen her und kann weitgehend innerhalb des Reaktors angeordnet werden. Gegenüber einem im Allgemeinen auch denkbaren, sich an eine Wandaußenfläche anlegenden Verschluss kann dies Anordnung innerhalb bspw. einer Beschädigung vorbeugen helfen.
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Der Verschluss kann bspw. einen Verschlussdeckel aufweisen, der eine in den Anschluss bzw. die Pyrolysegasleitung mündende Öffnung in der Reaktorwand vollständig bedeckt; der Verschlussdeckel ist bevorzugt aus Metall vorgesehen. Ferner weist der Verschluss dann bevorzugt eine in der Verschlussposition um besagte Öffnung vollständig umlaufende Hochtemperatur-Dichtung auf, die dann also zwischen Wandinnenfläche und Verschlussdeckel angeordnet ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung liegen der Verschluss und der übrige Anschluss in der Verschlussposition mit einer Verschlussfläche aneinander an, in welcher sie sich also berühren, wobei die Verschlussfläche im Gesamten konusförmig ist. Dabei kann auch direkt Metall an Metall, bevorzugt Stahl/Edelstahl an Stahl/Edelstahl anliegen. Aufgrund der Konusform kann einerseits eine vergleichsweise großflächige Verschlussfläche realisiert werden, die aufgrund der konusbedingten Selbstjustage beim Verschließen auch zuverlässig eingenommen wird. Bevorzugt ist der Verschluss in der Verschlussposition in den übrigen Anschluss eingeschoben (nicht aufgesetzt, was im Allgemeinen auch möglich ist), verjüngt sich also die Konusform entsprechend entlang einer Verschlussrichtung, in welcher der Verschluss in die Verschlussposition gebracht wird. Bezüglich der „im Gesamten” gegebenen Konusform wird auf die unten stehenden Ausführungen verwiesen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform bewegt sich der Verschluss schwerkraftgetrieben in die Verschlussposition, vorzugsweise ausschließlich schwerkraftgetrieben. Die Selbsttätigkeit des Verschlusses kann so bspw. auch bei unterschiedlichen, insgesamt sehr hohen Temperaturen weitgehend stabil gegeben sein, etwa im Vergleich zu einer im Allgemeinen auch denkbaren Feder als Antrieb.
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Wie bereits erwähnt, bezieht sich die Beschreibung immer sowohl auf die Pyrolyseanlage als auch auf den Reaktor an sich. Der in den Ofen einbringbare Reaktor ist bevorzugt eingebracht und die mit dem Reaktor verbindbare Pyrolysegasleitung ist bevorzugt damit verbunden, und zwar jeweils während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Pyrolyseanlage, nämlich während des Pyrolysierens. Im Falle des Reaktors ist die Beschreibung auf diesen im bestimmungsgemäßen Gebrauch zu lesen, wird also für Angaben wie „oben” und „unten” oder „seitlich” bzw. die Wirkungsrichtung der Schwerkraft für jene Orientierung zugrundegelegt, die der Reaktor im Ofen hat. Unten am Reaktor sind typischerweise Standbeine vorgesehen, auf welche der Reaktor abgestellt werden kann. Bevorzugt ist oben ein zum Beschicken abnehmbarer Deckel ausgebildet. Zum Einbringen in den Ofen kann der Reaktor generell bspw. auf einem Schlitten abgestellt und dann darauf ein- und anschließend wieder herausgeschoben werden, etwa auf einem auf Schienen geführten Schlitten. Der Reaktor kann aber andererseits auch direkt im Ofen abgestellt werden, bspw. mit einem Gabelstapler.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anschluss oberseitig am Reaktor angeordnet und ist der Verschluss an einem Lastarm eines zweiseitigen Hebels vorgesehen, wobei die auf einen Kraftarm dieses Hebels wirkende Schwerkraft den Verschluss in die Verschlussposition bewegt. Eine Halterung des zweiseitigen Hebels, an welcher dieser gelagert ist, also seinen Drehpunkt hat, ist bevorzugt an der oberen Wandinnenfläche des Reaktors aufgehängt, bspw. über eine Schweißverbindung befestigt. In der Verschlussposition drückt die auf den Kraftarm wirkende Schwerkraft den Verschluss in die Verschlussposition, also an die obere Wandinnenfläche des Reaktors.
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Der Kraftarm weist bevorzugt ein Gegengewicht auf. Die auf den Kraftarm wirkende Schwerkraft kann zu der auf den Lastarm inklusive dem Verschluss wirkenden Schwerkraft bspw. in einem Verhältnis mindestens 3:2, 2:1 bzw. 3:1 stehen, wobei (davon unabhängig) mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 20:1, 15:1 bzw. 10:1 liegen können (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Dies gilt auch unabhängig von einem Gegengewicht am Kraftarm.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Verschluss an dem Lastarm scharnierartig gelagert, wobei eine Verkippbarkeit in dieser Lagerung vorzugsweise nicht mehr als 30°, weiter bevorzugt nicht mehr als 20°, besonders bevorzugt nicht mehr als 10°, ausmacht. Mit einer entsprechenden Lagerung kann bspw. sichergestellt werden, dass der Verschluss in der Verschlussposition zuverlässig seine (großflächige) Anlage findet, es kann einem Verkanten vorgebeugt werden. „Scharnierartig” meint nach Art eines Scharniergelenks, bei dem zwei Ebenen an einer Kante (der Gelenkachse) zueinander verkippbar gelagert sind. Bevorzugt kann an dem Verschluss selbst ein Gegengewicht vorgesehen sein, welches ihn trotz der scharnierartigen Lagerung immer im Wesentlichen horizontal ausgerichtet hält, insbesondere auch in der Öffnungsstellung (in der Schließstellung ist er in der Regel ohnehin horizontal ausgerichtet).
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Verschluss ein Abstandhalter vorgesehen, an dessen dem Verschluss abgewandtes Ende sich beim Verbinden von Reaktor und Pyrolysegasleitung ein Ansetzstück der Pyrolysegasleitung anlegt. Das Ansetzstück drückt dann also auf den Abstandhalter und bewegt diesen samt Verschluss nach unten, also den Verschluss in die Öffnungsposition. Verschluss und Abstandhalter sind bevorzugt starr zueinander.
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Der Abstandhalter durchsetzt dabei eine obere Wand, also die Deckenwand des Reaktors (welche die obere Wandinnenfläche bildet), und zwar zumindest in der Verschlussposition. Der Abstandhalter steht also nach oben außen hervor, vorzugsweise auch noch in der Öffnungsposition. Obwohl der Verschluss im Reaktorinneren angeordnet ist, muss das Ansetzstück der Pyrolysegasleitung zur Betätigung dann nicht in das Reaktorinnere eingeschoben werden. Bevorzugt weist der Anschluss einen auf die Deckenwand des Reaktors aufgesetzten, vorzugsweise damit verschweißten Stutzen auf, in den die Öffnung in der Deckenwand des Reaktors mündet. Das Ansetzstück der Pyrolysegasleitung wird bevorzugt in den Stutzen eingeschoben, liegt aber dann (aufgrund des Abstandhalters) noch außerhalb des übrigen Reaktors.
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In bevorzugter Ausgestaltung weist der Anschluss des Reaktors eine im Gesamten konusförmige Anschluss-Kontaktfläche auf, an der das Ansetzstück der Pyrolysegasleitung eine dichtende Anlage findet. Liegt das Ansetzstück dichtend an, befindet sich der Verschluss in der Öffnungsposition, ist also das Reaktorinnere druckfluidisch mit dem Inneren der Pyrolysegasleitung verbunden; dabei ist die Verbindungsstelle zwischen Reaktor und Pyrolysegasleitung nach außen hin dicht, kann also im technisch relevanten Umfang kein Pyrolysegas austreten (sondern gelangt es eben in die Pyrolysegasleitung).
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Die Anschluss-Kontaktfläche ist „im Gesamten” konusförmig, es kann also der konischen Form auch noch eine Substruktur überlagert sein, etwa in Form umlaufender Rillen (siehe unten); jedenfalls im Mittel nimmt der Durchmesser der Anschluss-Kontaktfläche zum Reaktor hin ab oder zu, je nachdem ob das Ansetzstück ein- oder aufgeschoben wird. Etwa im bevorzugten Fall eines in den Anschluss eingeschobenen Ansetzstücks ist die Anschluss-Kontaktfläche eine trichterförmige Innenfläche, die sich zum Reaktor hin verjüngt. Generell ist der Konus derart orientiert, dass das Ansetzstück der Pyrolyseleitung beim Verbinden in seinen Sitz rutscht. So kann mit einer geradlinigen und deshalb leicht umzusetzenden Einschiebebewegung gleichwohl reproduzierbar eine dichtende Verbindung hergestellt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Anschluss eine Mehrzahl aneinander gesetzter Hochtemperatur-Dichtringe auf, die sich in ihrem jeweiligen Innendurchmesser unterscheiden. Die Hochtemperatur-Dichtringe sind dabei ihrem Innendurchmesser nach derart größensortiert angeordnet, dass sie die bevorzugte konusförmige, sich trichterförmig zu dem Reaktor hin verjüngende Anschluss-Kontaktfläche bilden. Es können bspw. mindestens 3, vorzugsweise mindestens 4, besonders bevorzugt mindestens 5, solcher Dichtringe aneinandergesetzt sein, wobei (davon unabhängig) mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 30, 25, 20 bzw. 15 liegen können.
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Die Dichtringe sind größensortiert, der Innendurchmesser nimmt also entlang der Anordnung kontinuierlich zu (vom Reaktor weg) bzw. ab (zum Reaktor hin), eben je nach Richtung. Die konusförmige Kontaktfläche kann aufgrund der aneinander gesetzten Ringe eine Substruktur in Form von umlaufenden Rillen haben. In ihrer Anordnung nebeneinander grenzen jeweils nächstbenachbarte Hochtemperatur-Dichtringe bevorzugt direkt aneinander, berühren sie sich also. Die Hochtemperatur-Dichtringe mit unterschiedlichem Innendurchmesser haben bevorzugt denselben Außendurchmesser.
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In bevorzugter Ausgestaltung wird die vorzugsweise konusförmige Anschluss-Kontaktfläche von einem metallischen Anschlussmaterial gebildet. Dieses ist von einem metallischen Reaktormaterial, aus welchem die das Reaktorinnere begrenzenden Reaktorwände (Seite, Decke und Boden) vorgesehen sind, verschieden, hat nämlich ein kleineres Elastizitätsmodul als das Reaktormaterial, bspw. um mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30%, besonders bevorzugt mindestens 40%, kleineres Elastizitätsmodul. Die Kontaktfläche wird also von einem im Vergleich zum Reaktormaterial weicheren Metall gebildet, was eine dichtende Anlage des Ansetzstücks begünstigen kann.
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Das Reaktormaterial ist bevorzugt Stahl, besonders bevorzugt Edelstahl. Ein vorteilhaftes Anschlussmaterial kann bspw. ein zumindest anteilig, z. B. zu mindestens 60 Gew.-%, 70 Gew.-%, 80 Gew.-% bzw. 90 Gew.-% (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt), Kupfer enthaltendes Kupfer-Material sein, wobei im Rahmen des technisch Möglichen reines Kupfer bevorzugt ist. Der Anschluss muss im Übrigen nicht im Gesamten aus dem Anschlussmaterial gefasst sein, letzteres soll jedenfalls die Anschluss-Kontaktfläche bilden.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Pyrolyseanlage hat das Ansetzstück der Pyrolysegasleitung eine im Gesamten konusförmige Ansetzstück-Kontaktfläche, es wird auch auf die vorstehenden Ausführungen zu „konusförmig” und „im Gesamten” verwiesen. Mit der konusförmigen Ansetzstück-Kontaktfläche rutscht das Ansetzstück beim Verbinden mit dem Reaktor zuverlässig in seinen dichtenden Sitz. Im bevorzugten Fall eines eingeschobenen Ansetzstücks ist die konusförmige Ansetzstück-Kontaktfläche eine Außenfläche des Ansetzstücks, die sich in der Einschieberichtung, zum Reaktor hin verjüngt. Besonders bevorzugt ist sowohl die Ansetzstück- als auch die Anschluss-Kontaktfläche konusförmig, und zwar mit derart komplementärer Orientierung und Konizität, dass die beiden Kontaktflächen dann großflächig aneinander anliegen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die bevorzugt konusförmige Ansetzstück-Kontaktfläche von einem metallischen Ansetzstückmaterial gebildet, das weicher als das für die Reaktorwände vorgesehene metallische Reaktormaterial ist (siehe dazu auch vorne). Das Ansetzstückmaterial, welches nicht zwingend das gesamte Ansetzstück, jedenfalls aber die Ansetzstück-Kontaktfläche bildet, hat ein kleineres Elastizitätsmodul als das Reaktormaterial, bspw. um mindestens 20%, 30%, bzw. 40% (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Als Ansetzstückmaterial kann ein Kupfer-Material bevorzugt sein, es wird auf die vorstehenden Angaben zum Anschlussmaterial verwiesen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Anschluss oberseitig am Reaktor angeordnet und ist ein innerhalb des Ofens angeordnetes Ansetzstück der Pyrolysegasleitung absenk- und anhebbar gelagert. Durch das Absenken kann das Ansetzstück in Kontaktlage mit dem Anschluss des Reaktors gebracht werden, wobei die Kontaktlage durch das Anheben wieder aufgehoben werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Decke des Ofens ein Durchbruch vorgesehen, den die Pyrolysegasleitung durchsetzt. Dabei ist ein Führungsabschnitt der Pyrolysegasleitung in dem Durchbruch mit einer vertikalen Richtungskomponente nach Art eines Linearlagers verschiebbar geführt. Bevorzugt liegt die Verschieberichtung parallel zur Vertikalen. Das Anheben und Absenken des Ansetzstücks kann bspw. über einen Seilzug erfolgen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist dem Führungsabschnitt der Pyrolysegasleitung in Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Pyrolysegases nachgelagert ein Kondensationsabschnitt der Pyrolysegasleitung vorgesehen, in welchem das Pyrolysegas abkühlen und damit ein Pyrolyseöl kondensieren kann. In dem Kondensationsabschnitt ist die Pyrolysegasleitung bevorzugt nach Art einer Kühlschlange geführt, bspw. mäander- oder helixförmig. Der Kondensationsabschnitt ist relativ zu dem Ofen bevorzugt orts- und orientierungsfest angeordnet, wobei der Führungsabschnitt und der Kondensationsabschnitt zueinander verkippbar sind, vorzugsweise über einen Faltenbalg gelagert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform bewegt das Ansetzstück den Verschluss beim Absenken von der Verschlussposition in eine Öffnungsposition, vorzugsweise liegt das Ansetzstück dabei an einem vorstehend beschriebenen Abstandhalter an. Wird das Ansetzstück dann wieder angehoben, bewegt die auf den zweiseitigen Hebel wirkende Schwerkraft den Verschluss wieder in die Verschlussposition.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen, wird nämlich ein Aufheizen des Ofens blockiert, solange die Pyrolysegasleitung noch nicht mit dem Reaktor verbunden ist. Dazu kann beispielsweise eine beim Absenken des Ansetzstücks davon zurückgelegte Wegstrecke überwacht und/oder kann eine vordefinierte Endlage, in welcher das Ansetzstück aufgrund der Abmessungen des Reaktors zuverlässig an dem Anschluss sitzt, erfasst werden. Es kann beispielsweise auch mit einem Sensor der Anpressdruck zwischen Ansetzstück und Anschluss überwacht werden. Bevorzugt ist das Lösen der Pyrolysegasleitung, also das Anheben des Ansetzstücks, dann jedenfalls während des Betriebs des Ofens blockiert.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist die Pyrolyseanlage zur Durchführung der folgenden Schritte in der Reihenfolge ihrer Nennung eingerichtet: Beschicken des Reaktors, Einbringen des Reaktors in Ofen, Anschließen der Pyrolysegasleitung, Pyrolysen des Pyrolyseguts, Lösen der Pyrolysegasleitung und Ausbringen des Reaktors aus dem Ofen. Dabei soll der Reaktor während des Pyrolysierens eine über seine Außenwände gemittelte Temperatur von mindestens 300°C, vorzugsweise mindestens 350°C, besonders bevorzugt mindestens 400°C, erreichen, wobei mögliche Obergrenzen beispielsweise bei höchstens 800°C bzw. 700°C liegen. Beim Ausbringen hat der Reaktor noch eine über seine Außenwände gemittelte Temperatur von mindestens 150°C, vorzugsweise mindestens 175°C, besonders bevorzugt mindestens 200°C (mögliche Obergrenzen liegen bei 500°C, 400°C bzw. 300°C). Der Reaktor wird also bereits ausgeschleust, wenn er noch eine vergleichsweise hohe Temperatur hat. Dies soll ausdrücklich nicht nur in Bezug auf eine entsprechend eingerichtete Pyrolyseanlage offenbart sein, sondern auch Arbeitsverfahren zum Betreiben einer Pyrolyseanlage betreffend.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines vorliegend beschriebenen Reaktors zum Einbringen in einen Ofen einer Pyrolyseanlage und Verbinden mit einer Pyrolysegasleitung der Pyrolyseanlage. Der Reaktor wird in dem Ofen erhitzt und infolgedessen das im Reaktor befindliche Pyrolysegut pyrolysiert, wobei der Reaktor bevorzugt vor dem Einbringen in den Ofen beschickt wird. Generell kann es sich bei dem Ofen beispielsweise um einen aus Schamott aufgemauerten Ofen mit einer Elektroheizung handeln. Ein bevorzugtes Pyrolysegut sind Altreifen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und sich, wie bereits erwähnt, implizit auf alle Kategorien der Erfindung beziehen.
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Im Einzelnen zeigt:
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1 eine Pyrolyseanlage mit einem Reaktor, einem Ofen und einer Pyrolysegasleitung in einer teilweise geschnittenen/schematischen Seitenansicht;
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2a einen selbsttätigen Verschluss als Teil des Reaktors gemäß 1, und zwar in einer Öffnungsposition;
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2b den Verschluss gemäß 2a in einer Verschlussposition;
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2c den Verschluss gemäß den 2a, b in einer Schrägansicht;
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3a einen alternativen selbsttätigen Verschluss als Teil eines Reaktors gemäß 1, und zwar in einer Öffnungsposition;
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3b den Verschluss gemäß 3a in einer Verschlussposition.
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1 zeigt eine Pyrolyseanlage mit einem Reaktor 1, der in einen Ofen 2 eingebracht ist. In dem Reaktor 1, einem Stahlbehälter, sind als Pyrolysegut 3 Altreifen angeordnet. An sich ist der Reaktor 1 in einer Seitenansicht gezeigt, die jedoch zur Illustration des Pyrolyseguts 3 teilweise aufgebrochen ist. Für das Beschicken des Reaktors 1 ist ein Deckel 1a vom übrigen Reaktor 1b abnehmbar. Das Beschicken erfolgt außerhalb des Ofens 2, und der Reaktor 1 wird dann auf einem Schlitten 4 eingeschoben. Anschließend wird eine Pyrolysegasleitung 5 an den Reaktor 1 angeschlossen, durch welche dann ein während des Pyrolysierens entstehendes Pyrolysegas abgeführt wird.
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Die Pyrolysegasleitung 5 ist durch einen Durchbruch in einer Decke 2a des Ofens 2 geführt und in diesem Durchbruch vertikal verschiebbar gelagert. In Folge dieser Lagerung kann ein innerhalb des Ofens 2 angeordnetes Ansetzstück 5a der Pyrolysegasleitung 5 zum Verbinden mit dem Reaktor 1 abgesenkt und zum Lösen dieser Verbindung angehoben werden.
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Die Pyrolysegasleitung 5 weist außerhalb des Ofens 2 einen Kondensationsabschnitt 5b auf, in dem das Pyrolysegas abkühlen und ein Pyrolyseöl kondensieren kann. Der Kondensationsabschnitt 5b und der Ofen 2 sind Orts- und orientierungsfest zueinander, jedoch ist ein Abschnitt der Pyrolysegasleitung mit dem Ansetzstück 5a relativ zu dem Kondensationsabschnitt 5b über einen Faltenbalg 5c verkippbar gelagert. Der die Ofendecke 2a durchsetzende Abschnitt mit dem Ansetzstück 5a ist über ein Kupplungsstück 5d an der übrigen Pyrolysegasleitung gelagert.
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Bezüglich des Anschließens und Lösens der Pyrolysegasleitung 5 im Einzelnen wird auch auf die 2a bis 2c verwiesen. Nach dem Pyrolysieren wird die Pyrolysegasleitung 5 dann wieder von dem Reaktor 1 gelöst und der Reaktor 1 aus dem Ofen 2 ausgebracht. Der Ofen 2 ist aus Schamott aufgemauert und wird mit einer Elektroheizung betrieben (nicht im Einzelnen dargestellt). Nach dem Pyrolysieren verbleibt im Inneren des Reaktors 1 im Wesentlichen reiner Kohlenstoff, zusammen mit in den Altreifen enthaltenen Metallteilen.
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Die 2a bis c zeigen einen Anschluss 20 des Reaktors 1, über welchen die Pyrolysegasleitung 5 mit dem Reaktor 1 verbunden wird, und zwar durch Einschieben des Ansetzstücks 5a in den Anschluss 20. Der Anschluss 20 weist einen selbsttätigen Verschluss 21 auf, nämlich einen Verschlussdeckel. Dieser gibt in einer Öffnungsstellung (2a) bei angeschlossener Pyrolysegasleitung 5 eine Durchgangsöffnung 22 in der Deckenwand 23 des Reaktors 1 frei, womit ein Reaktorinneres 24 druckfluidisch mit dem Inneren der Pyrolysegasleitung 5 verbunden ist. Das Pyrolysegas kann in der vorstehende beschriebenen Weise über die Pyrolysegasleitung 5 austreten.
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Beim Lösen der Pyrolysegasleitung nimmt der Verschluss 21 die in 2b gezeigte Verschlussposition selbsttätig ein, legt sich also an eine Wandinnenfläche 25 der Deckenwand 23 des Reaktors 1. Die Durchgangsöffnung 22 ist verschlossen, es kann keine Luft und damit kein Sauerstoff in das Reaktorinnere 24 eindringen. Die Pyrolysegasleitung 5 kann so bereits bei einem allenfalls teilweise abgekühlten Reaktor abgeschlossen werden, wenn also das Pyrolysegut noch heiß ist; mit dem selbsttätigen Verschluss 21 wird gleichwohl eine Entzündung verhindert. Der Reaktor 1 kann somit früher aus dem Pyrolyseofen 2 ausgeschleust und es kann ein weiterer Reaktor 1 eingeschleust und somit ein weiterer Pyrolysevorgang gestartet werden, noch bevor der erste Reaktor 1 vollständig abgekühlt ist. Der Durchsatz lässt sich erhöhen.
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Für das selbsttätige Schließen ist der Verschluss 21 an einem Lastarm 26 eines zweiseitigen Hebels gelagert, es bewegt dann also die auf den Kraftarm 27 wirkende Schwerkraft den Verschluss 21 in die Verschlussposition. Der zweiseitige Hebel hat seinen Drehpunkt 28 an einer an der Wandinnenfläche 25 befestigten Halterung 29. An dem Kraftarm ist zusätzlich ein Gegengewicht 30 vorgesehen, welches den Verschluss 21 gut dichtend an die Wandinnenfläche 25 drückt. Der Verschluss 21 ist gegenüber dem Lastarm scharnierartig verkippbar gelagert, wobei ein Auflager 31 die Verkippbarkeit begrenzt. Um den Verschluss auch in der Öffnungsposition im Wesentlichen horizontal ausgerichtet zu halten, ist an dem Verschluss 21 ein Gegengewicht 32 vorgesehen.
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2c zeigt den Verschluss 21 und die Lagerung an dem zweiseitigen Hebel in einer Schrägansicht. Der Verschluss 21 wird von dem Verschlussdeckel 21a und einem auf diesem aufliegenden Hochtemperatur-Dichtring 21b gebildet. Letzterer liegt in der Verschlussposition dichtend an der Wandinnenfläche 25 an. An dem Verschluss ist ferner ein Abstandhalter 40 vorgesehen, der die Deckenwand 23 des Reaktors in der Verschluss- und auch in der Öffnungsposition durchsetzt. Beim Einschieben drückt das Ansetzstück 5a den Abstandhalter 40 und damit den Verschluss 21 nach unten, also in die Öffnungsstellung (2a).
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In den 2a, b ist ferner ein Anschlussstutzen 45 des Anschlusses 20 zu erkennen, der eine konische Anschluss-Kontaktfläche 46 bildet. Auch eine Ansetzstück-Kontaktfläche 47 des Ansetzstücks 5a ist konisch. Das Ansetzstück 5a rutscht dann beim Absenken zuverlässig in seine Anschlussposition. Zumindest eine der Kontaktflächen 46, 47, vorzugsweise die Ansetzstück-Kontaktfläche 47, wird von einem im Vergleich zu dem Stahl des Reaktors 1 weichen Kupfer-Material gebildet, was eine gut dichtende Anlage begünstigen kann.
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3 zeigt als Alternative zu dem Verschluss 21 gemäß 2 einen Verschluss 21, der mit dem übrigen Anschluss 20 eine konusförmige Verschlussfläche 50 bildet. 3a zeigt den Verschluss 21 in Öffnungsposition, 3b in Verschlussposition. Insbesondere hinsichtlich Ausgestaltung und Funktion von Anschlussstutzen 45, Abstandhalter 40 und auch des schwerkraftgetriebenen Antriebs wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen. Generell bezeichnen im Rahmen dieser Offenbarung dieselben Bezugszeichen Teile mit derselben Funktion und wird insoweit immer auch auf die übrige Beschreibung verwiesen.
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Die konusförmige Verschlussfläche 50 ist zwischen einem konusförmigen Abschnitt des Verschlusses 21 selbst und einem komplementären Verschlussstück 51 ausgebildet, das von unten an die Deckenwand 23 des Reaktors 1 angeschweißt ist. Sowohl das Verschlussstück 51 als auch der Verschluss 21 sind aus Edelstahl vorgesehen, die Konusform ermöglicht eine großflächige und gut dichtende Verschlussfläche 51.
